Question

某研究小组利用软锰矿(主要成分为MnO₂，另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂，通过如下简化流程脱除燃煤尾气中的SO₂，同时制得电池材料MnO₂(反应条件已省略)。

请回答下列问题：

（1）上述流程中多次涉及到过滤操作，实验室进行过滤操作时需要用到的硅酸盐仪器有玻璃棒、          、         ；其中玻璃棒的作用是                     。

（2）用MnCO₃能除去溶液中的Al^3＋和Fe^3＋，其原理是                           。

（3）已知K_sp(CuS)＝8.4×10^－45，K_sp(NiS)＝1.4×10^－24；在除铜镍的过程中，当Ni^2＋恰好完全沉淀 (此时溶液中c(Ni^2＋)＝1.0×10^－5mol/L)，溶液中Cu^2＋的浓度是              mol/L。

（4）工业上采用惰性电极电解K₂MnO₄水溶液的方法来生产KMnO₄，请写出阳极的电极反应式          ，电解总反应的化学方程式                          。

（5）下列各组试剂中，能准确测定一定体积燃煤尾气中SO₂含量的是_________。(填编号)

a．NaOH溶液、酚酞试液                  b．稀H₂SO₄酸化的KMnO₄溶液

c．碘水、淀粉溶液                        d．氨水、酚酞试液

（6）除杂后得到的MnSO₄溶液可以通过     制得硫酸锰晶体。(MnSO₄•H₂O，相对分子质量为169)

a．过滤     b．蒸发浓缩     c．冷却结晶    d．灼烧   

（7）已知废气中SO₂浓度为8.4 g/m³，软锰矿浆对SO₂的吸收率可达90%，则处理1000 m³燃煤尾气，可得到硫酸锰晶体质量为           kg(结果保留3位有效数字)。

Answer

（1）烧杯 漏斗；引流，防止液体溅出

（2）消耗溶液中的酸，促进Al3＋和Fe3＋水解生成氢氧化物沉淀

（3）6.0×10－26

（4）MnO42－－e－= MnO4－ ，2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH

（5）b c

（6）bca

（7）20.0(2分)

【解析】

试题分析：由流程可知，二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰，用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，MnS将铜、镍离子还原为单质，高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰，通过过滤获得二氧化锰；

（1）过滤需要漏斗、烧杯、玻璃棒等，过滤中玻璃棒的作用为引流，防止液体溅出；

（2）由于碳酸锰能消耗溶液中的酸，降低溶液的酸性，从而促进Al3+和Fe3+水解生成氢氧化物沉淀；

（3）当Ni2+恰好完全沉淀 (此时溶液中c(Ni2+)=1.0×10-5mol/L)，c(S2-)===1.4×10-19，由Ksp(CuS)可知溶液中Cu2+的浓度为=6.0×10-26mol/L；

（4）惰性电极作阳极，铁作阴极，则阳极上失去电子发生氧化反应，则阳极反应为MnO42--e-═MnO4-，阴极上水中的氢得电子生成氢气，所以电解的总反应为2K2MnO4+2H2O2KMnO4+H2↑+2KOH；

（5）准确测定一定体积燃煤尾气中SO2含量，二氧化硫与氨水、NaOH反应不易控制，且加指示剂现象观察的滴定终点与反应终点误差大，而b、c中利用还原性及高锰酸钾褪色、淀粉变蓝等可准确测定气体的含量，故选bc；

（6）从溶液中获得带结晶水的晶体，一般要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等，故选bca；

（7）SO2与稀硫酸酸化的软锰矿发生氧化还原反应生成硫酸锰，反应方程式为SO2+MnO2=MnSO4，由硫原子守恒，被吸收的SO2的物质的量等于硫酸锰晶体的物质的量，则硫酸锰晶体的质量为

≈20.0kg。

【考点定位】以物质的制备实验考查混合物分离提纯的综合应用，涉及氧化还原反应、盐类水解、溶度积计算、原子守恒计算等。

【名师点晴】把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键，由流程可知，二氧化硫能与二氧化锰反应生成硫酸锰，用MnCO3能除去溶液中Al3+和Fe3+，MnS将铜、镍离子还原为单质，高锰酸钾能与硫酸锰反应生成二氧化锰，通过过滤获得二氧化锰，结合实验基本操作和计算即可解题。